图3-42
由于转移载荷Wl?上冲程从油管柱上转移到抽油杆柱上使抽油杆柱伸长了?r,油管柱缩短了?t,悬点向上移动了???r??t一段距离后
活塞和泵筒才有相对位移,悬点无效的冲程?称为冲程损失。活塞的有效冲程为sP?s??,光杆冲程有效率为:
???sPs
同理可以分析在下冲程中,由于转移载荷Wl?从抽油杆 上转移到油管上,使抽油杆柱缩短了?r,油管柱深长了?t,悬点向下移动了下冲程的冲程损失???r??t一段距离后活塞和泵筒才有相对位移,和活塞有效冲程与上冲程相同,如图3-42所示。
??Wl?L11(?) Efrft式中 L—— 抽油杆柱的总长度,m;
E—— 钢的弹性模量,2.06×10Pa;
ft——油管的金属截面积,ft?
25
11
?4(D2?d2),m
2
;
D、d—— 分别是油管的外径和内径,m; 其它符号同前。
如果用多级抽油杆柱,抽油杆的变形要分段计算后相加,以二级组合杆柱为例:
??Wl?L1LL(?2?) Efr1fr2ft2
式中 fr1、fr2—— 分别为各级抽油杆柱的截面积,m;
L1、 L2——分别为各级抽油杆柱的长度,m。
由计算?的公式可以看出:冲程损失与转移载荷Wl??fPL?lg成正
比,即泵径越大,活塞截面积越大,冲程损失越大,当泵径超过一定的限度(引起的??s/2)之后,再增大泵径,不但不会增加产量,而且产量会减小。同时,冲程损失还与抽油杆柱长度成正比,抽油杆柱越长,冲程损失越大。因而在深井中为了提高泵效和产量,常用的方法是用小泵深抽。
(2)考虑惯性载荷后的活塞有效冲程
与仅考虑静载变形相比,惯性载荷作用使活塞冲程增加了
?i??????
其中
Wrsn2Lr???(1?)2?1790frEl???WrsnLr(1?)2?1790frEl2
故
Wrsn2L?i???????1790frE
26
考虑惯性载荷后的活塞冲程为:
Wrn2LsP?s????i?s(1?)??
1790frE3.1.3 泵的制造质量,安装质量的影响
对于泵的正常间隙漏失影响下的泵效可用下式计算:
Bl?De3g?H1?l?1?(??De?P)
???Qt12?l2式中 D——泵径,m;
Bl—— 抽汲液体的体积系数;
??—— 冲程有效率;
?—— 泵的充满系数; Qt—— 泵的理论排量,m
3
/d;
e——活塞与衬套之间的间隙,m;
?H—— 活塞两端的液柱压差,m;
l—— 活塞长度,m;
?—— 液体的运动粘度,m
2
/s;
?P——活塞运动速度,m/s。
3.1.4 工作方式的影响
抽汲参数选择不合理也会降低泵效:参数太大,造成供液不足,液体充不满泵筒影响泵效。泵挂太深,使冲程损失过大降低泵效 考虑以上各种因素后的理论泵效为:
??????l?B
式中 ?B?1Bl—— 考虑原油在地下和地面体积的差别的系数,为体积
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系数的倒数。
3.2 提高泵效的措施 3.2.1地层方面的措施
(1).对于注水开发的油田,加强注水,保持油层能量高,井中液面高,是保证油井高产量、高泵效生产的根本措施。井中液面高,沉没压力高,一方面增大了原油进泵的动力,另一方面,沉没压力高于饱和压力,可防止原油脱气,减轻气体影响,增大泵的充满系数。
(2).采取有效的防砂措施,减轻砂粒对泵的磨损,减轻漏失的影响。另外如果砂子在井中沉积,掩埋油层,会增大油流入井阻力降低液面,也会降低泵效。
3.2.2 井筒方面措施 1).选择合理的工作方式 选择抽汲参数组合的一般原则是:
(1)对于粘度不太大的常规抽油机井应选用大冲程、小冲数和较小泵径,这样既可减小气体影响,又可减小悬点的交变载荷。 (2)对于原油比较稠的井,一般选用大冲程、大泵经、小冲数,可以减小原油经过阀座孔的阻力和原油与杆柱与管柱之间的阻力。
(3)对于连喷带抽的井,则采用大冲程、大冲数、大泵经,快速抽汲可增大对井的诱喷能力。
2).确定合理的下泵深度和合理的沉没度
能使???乘积最大的下泵深度和沉没度,即是合理的下泵深度和合
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理的沉没度。
3).使用油管锚减小冲程损失
用油管锚或封隔器将油管下端固定,则可消除油管的弹性伸缩,减小冲程损失。深井中将油管下端锚定还可消除由于内压引起的油管螺旋弯曲,减小冲程损失。
4).采用井下油气分离和井口放套管气装置减轻气体影响 如图3-43所示的是利用“回流效应”的简单气锚和带封隔器的井下油气分离器。
图3-43 井下气液分离装置
1 —孔眼;2—吸入管;3—外管;4—中心管;5—外筒;6—套管;7—封隔器
3.2.3设备方面和管理方面的措施 1).改善泵的结构提高泵效
针对油井出砂、结蜡、油稠的特殊情况,石油科研人员研制了许多特殊抽油泵。如用在出砂井的防砂卡抽油泵 ,用在含气多的井中的环阀式防气抽油泵 ,用在稠油井中的液压反馈抽稠泵。
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